本文建立了大型商用飛機(jī)撞擊典型高溫氣冷堆核電站反應(yīng)堆艙室的非線性有限元模型,計算中混凝土艙室直接采用工程用鋼筋混凝土的損傷塑性本構(gòu)模型,飛機(jī)結(jié)構(gòu)采用Johnson-Cook本構(gòu)模型。對飛機(jī)高速撞擊高溫氣冷堆核電站反應(yīng)堆艙室非線性撞擊過程進(jìn)行模擬計算,得出正面和側(cè)面撞擊條件下的撞擊載荷曲線、撞擊位移云圖、反應(yīng)堆艙室混凝土破壞情況等結(jié)果。評估表明,反應(yīng)堆艙室結(jié)構(gòu)在撞擊條件下的整體損傷微小,可為保護(hù)內(nèi)部關(guān)鍵設(shè)備提供重要的屏障功能。 

【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

側(cè)面撞擊過程

1.2 反應(yīng)堆艙室模型反應(yīng)堆艙室和部分鋼筋模型如圖1所示。典型高溫氣冷堆反應(yīng)堆混凝土艙室總體高為42 m,從屏蔽角度考慮,反應(yīng)堆艙室(圓柱型)混凝土厚可達(dá)2.4 m,蒸汽發(fā)生器艙室(長方體型)混凝土厚1.5 m。左右兩個反應(yīng)堆艙室中間有樓板連接。計算中主要考慮反應(yīng)堆艙室遭受飛機(jī)撞擊的破壞情況,故進(jìn)行了保守簡化,只考慮了1個反應(yīng)堆艙室與蒸汽發(fā)生器艙室。假設(shè)反應(yīng)堆艙室由直徑為28 mm、間距為100 mm的鋼筋網(wǎng)與直徑為28 mm、間距為100 mm的拉筋加強(qiáng),并假設(shè)有3層鋼筋網(wǎng)和2層拉筋;長方體型蒸汽發(fā)生器艙室有2層鋼筋網(wǎng)和1層拉筋。豎向鋼筋網(wǎng)用殼單元等效建模,拉筋采用桁架單元建模。需要說明的是,計算模型中采用的鋼筋層殼截面是ABAQUS中專門定義的一種截面,該截面定義了鋼筋網(wǎng)的參數(shù),包含單根鋼筋的截面積、形狀、鋼筋之間的距離、橫向和豎向鋼筋之間的交角。該鋼筋層殼單元包含了鋼筋的細(xì)節(jié)信息,可較真實地反映鋼筋細(xì)節(jié)。最終的鋼筋網(wǎng)和拉筋如圖1所示。鋼筋網(wǎng)與拉筋均采用嵌入式約束與混凝土連接,移動自由度以插值形式約束在混凝土單元上,轉(zhuǎn)動自由度不受限制。

通過仿真計算,能完整地描述商用大型飛機(jī)撞擊典型高溫氣冷堆的全過程。以正面撞擊工況為例,撞擊過程如圖2所示。由圖2可見:在0.1 s時飛機(jī)頭部撞擊到反應(yīng)堆艙室并被壓屈變形破壞,但機(jī)身和機(jī)翼并未發(fā)生明顯的變形;在0.2 s時,飛機(jī)引擎已與反應(yīng)堆艙室有了碰撞摩擦,且反應(yīng)堆艙室的弧度使得引擎發(fā)生偏轉(zhuǎn),機(jī)身大部分壓屈變形,機(jī)翼也產(chǎn)生了較大的變形;在0.3 s時,飛機(jī)尾翼也開始與反應(yīng)堆艙室有了一定碰撞,機(jī)翼在慣性作用下繼續(xù)往前飛行;在0.4 s時,可看出整個飛機(jī)已嚴(yán)重變形損毀。側(cè)面撞擊過程如圖3所示。圖3 側(cè)面撞擊過程

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3115470